Kuidas kontrollib 316-liitrise küttekeha toru joonisel saadud eelnev külmtöötlemise protsent ümberkristallimise kiirust ja teravilja kasvu 600-kraadise kasutamise ajal

Mikrostruktuurilise evolutsiooni parameeter kõrge temperatuuri jaoks Tugevuse säilitamine

Toru joonisel näidatud eelneva külmtöötlemise protsent määrab ümberkristallimise kiiruse ja sellele järgneva terade arengu kõrgel temperatuuril-käimisel 316-liitrise roostevabast terasest pakitud elektriküttetorude puhul, mis töötavad 600 kraadi juures, mis on selle sulami pideva kasutamise ülempiir. As-tõmmatud toru on salvestanud plastilise deformatsiooni energia (dislokatsioonitihedus vastab külmtöö protsendile). See salvestatud energia põhjustab ümberkristalliseerumist 600 kraadi juures: deformeerunud mikrostruktuuri asemele tekivad uued, pingevabad terad. Ümberkristalliseerumise algusperiood langeb järsult külmtöö suurenemisega: 10% külmtöö korral on see 1000-2000 tundi; 20% külmtööga, 200-500 tundi; 30% külmtöö juures, 50-150 tundi. Ümberkristalliseerimine viib terade moodustumiseni. See muudab mikrostruktuuri jämedaks ja vähendab roomamistugevust . 10 000-tunnine tööaeg 600 kraadi juures on optimaalne külmtööpiirkond 10–15% (tasakaal: lükkab ümberkristallimist piisavalt edasi, et ellu jääda 10 000 tundi, kuid mitte nii kiiresti, et tekiks jämedad terad). Selles artiklis hinnatakse seost eelneva külmtöö, ümberkristallimise kineetika, terade arengu ja roomamisaja vahel 600 kraadi juures.

Ümberkristallimise ja teravilja kasvu mehhanism 316L külmtöötlemisel

Ümberkristalliseerimine on termiliselt stimuleeritud protsess. Uued terad tuumastuvad suure dislokatsioonitihedusega kohtades (terade piirid, deformatsiooniribad, inklusioonid) ja arenevad moonutatud maatriksiks. Tõukejõud on võrdeline külmtöö salvestatud energiaga, mis on võrdeline voolupinge ruuduga (ligikaudu lineaarne külma töö protsendiga kuni 30-40%). Külmtöö põhjustab tuumade moodustumise kiiruse eksponentsiaalset suurenemist. Pärast rekristalliseerumise lõppu toimub terade paisumine piiride rände tõttu, mis on tingitud teravilja piiriala vähenemisest. Suured terad kasvavad väikeste terade arvelt (Ostwaldi valmimine). Peen, püsiv tera suurus (ASTM 6-8) tagab parima roomamiskindluse temperatuuril 600 °C. Väga peeneteralised (ASTM 10+) ja jämedateralised (ASTM 3-5) terad lühendavad vastavalt tera piiride libisemise tõttu roomamisiga.

Külmtöö, ümberkristallimisaja ja tera suuruse vaheline seos 600 kraadi juures.

Kontrollitud isotermilist vanandamist 600 kraadi juures koos perioodilise metallograafilise uuringuga on kasutatud ümberkristallimise ja terade arengu määramiseks külmtõmmatud 316-liitristes torudes:

Previous Cold Work (%) Time to Recrystallise 50% at 600°C (hours) Recrystallised Grain Size After Completion (ASTM, µm) Time to Grain Growth to ASTM 5 (>70 µm, hours) Creep Rupture Life at 80 MPa, 600°C (hours) Recommended for 10,000 hour Service at 600°C 0 (annealed) N/A (no cold work) 8-9 (20-30 µm) initial >20 000 (stabiilne) 2500–3500 Jah (kui see on juba korras)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 µm) 15 000-20,000 3,000-4000 jah
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 µm) 8000-12,000 3,500-5000 Jah (parim)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 µm) 6000-9,000 3,500-5000 jah
15 500-1,000 6-7 (35–50 µm) 4000–7, 000 3,000–4500 Aktsepteeritav
20 200-500 5-6 (50–70 µm) 2000–4,000 2,000–3500 Piirväärtus 25 100-200 4-5 (70–90 µm) 1000–2,000 1,500–2500 Ei soovitata 30 50-150 3-4 (90–12) 500-1,500 1,000-2000 Ei soovita 35 30-80 3 (100-130 µm) 300-800 800-1,500 Ei 40 20-50 2-3 (120-150 µm) 200-500 600-1,000 Ei
Algse tera suuruse mõju ümberkristallimise kineetikale

Ümberkristalliseerumiskiirus sõltub algsest tera suurusest enne külmtõmbamist. Seega, mida peenem on aine, seda kiiremini see uuesti-kristalliseerub. Tuuma tekkekohti on rohkem.

ASTM-i esialgne tera suurus enne joonistamist Suhteline ümberkristallimise määr (10% CW) sama külmaga töötamise korral 10 000-tunnine külmtöö Soovitatav eluiga 10 (eriti peen, 10 µm) 1,5× (kiirem) 8% 8 (peen, 20 µm) 0 × 1 %.
6 (keskmine, 45 µm) 0,7× (aeglasem) 12%
4 (jäme, 80 µm) 0,4× (palju aeglasem) 15% Praktilised soovitused 316L küttetoru tootmiseks

316-liitriste ümbriste jaoks 600-kraadise tööea jaoks, mille projekteeritud eluiga on 10 000 tundi, on pakutud järgmised külmtöö ja -kasutuseelse kuumtöötluse parameetrid.

Soovitud kasutusiga (tunnid) 600 kraadi Soovitatav külmtöö enne hooldust (%) Tera suurus pärast hoolduseelset-kuumtöötlust pärast 10 000 h temperatuuril 600 kraadi (ASTM) Eeldatav roomamisrebenemise eluiga (tunnid) 5,000 15-20 Puudub (joonisel 5-7 µm) 5-0 µm 3000-4,500 10,000 10-12 Puudub (joonisel) 6-7 (35-50 µm) 3500-5,000 10,000 0-5 Täislõõmutamine + peenteraline 7-8 (25-35 µm) 3,{{000-4}},{{000-4}}, (850 kraadi, 2 h) 7 (30-40 µm) 5000-7,000 20,000 + korrosioonikindlus 0 Täislahuse lõõmutamine + stabiliseerimine 7-8 4,000-6000
Ümberkristallimise oleku kontrollimine

Teatud mikrostruktuurilist stabiilsust nõudvatele ostjatele pakutakse kahte kontrollimisprotseduuri. Esimene on kõvaduse testimine. Tõmmatud 316L kõvadus on 180–320 HV sõltuvalt külmtööst. Ümberkristalliseerimine põhjustab kõvaduse vähenemise 140-160 HV-ni (täiesti pehme). Kui kõvadus pärast 1000 tundi 600 kraadi juures on kõrgem kui 200 HV, ei ole ümberkristallimist veel toimunud. Teine on metallograafiline uuring pärast söövitamist (glütsereemia või elektrolüütiline oksaalhape). "Kaelakee" struktuuride (peente uute terade read piki endisi terapiire) moodustumine tähistab ümberkristalliseerumise algust.

Kokkuvõte Külma töö parandamine 600 kraadi kasutusea jaoks

316L roostevabast terasest küttekesta ümberkristallimise kineetikat ja sellele järgnevat tera arengut 600 kraadi juures mõjutab eelnev külmtöö %. Ümberkristallisatsioon saavutatakse pärast külmtöötlemist 10-12% ja 1500-3000 tundi, mille tulemuseks on peen (ASTM 7-8) ümberkristallitud teraline struktuur, mis säilitab hea roometugevuse 10,000+ tundi. Suurem külmtöö (20-30%) toob kaasa kiire rekristalliseerumise (200-500 tundi) ja jämedate terade (ASTM 4-5), mis vähendab roomamisaega 40-60%. Mikrostruktuur on juba rekristalliseerunud ja stabiilne vähem kui 5% külmtöötlemisel (lõõmutatud), kuid töökõvenemise puudumine vähendab vormitud tugevust. 10 000 tunnise teeninduse 600 kraadi juures võivad 316L kestad määravad insenerid oodata toru tõmbamisel 10–15% külmtööd. Pärast tõmbamist kasutatakse stabiliseerivat kuumtöötlust (850 kraadi, 2 tundi), et optimeerida mikrostruktuuri, et tagada tera suuruse pikaajaline stabiilsus üle 10 000 tunni tööks. Siin pakutud raamistik võimaldab ostjatel täpsustada vähendamisi, mis maksimeerivad roomamisaega kontrollitud mikrostruktuuri arengu kaudu, seostades külmtöö protsenti ümberkristallimise kineetika ja tera arenguga 600 kraadi juures.